本发明涉及一种用于电子设备的光学装置,该光学装置包括第一光学单元和第二光学单元。
背景技术:
1、笔记本电脑和平板电脑等便携式电子设备越来越轻薄,并且具有全尺寸屏幕,显示屏周围的死区或边框边缘几乎可以忽略不计。因此,在显示屏附近没有可用于集成摄像头的物理空间。这并不合理,因为屏幕旁边才是摄像头的最佳位置。
2、克服这一限制有不同方案,包括使用可拆卸网络摄像机和屏下摄像头。然而,由于其中一些摄像头,尤其是屏下摄像头,具有可见性也即暴露性,让用户怀疑其隐私安全。而且,所提供的方案在结构和功能方面往往非常复杂,需要多个部件进行复杂交互。
3、此外,当摄像头集成到边框边缘,此时包括显示屏的壳体部分很难满足厚度要求,因为这些部分的厚度小于5mm,并且在不断减小。在此情况下,传统的弹出摄像头拍摄的图像质量极低,而这些图像将在高清大屏幕上供人观看。对于网络或前置摄像头,则必须至少具有全hd功能,并提供良好的光学质量。
4、因此,需要改进的光学装置。
技术实现思路
1、目的是提供一种改进的光学装置。上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。
2、根据第一方面,提供了一种用于电子设备的光学装置,光学装置用于采用第一非功能配置和第二功能配置。该光学装置包括:
3、第一光学单元、第二光学单元和致动组件,致动组件可操作地连接到第一光学单元和第二光学单元中的至少一个。致动组件用于产生第一光学单元和第二光学单元中的至少一个沿着第一轴的第一移动,致动组件还用于产生第一光学单元和第二光学单元中的至少一个沿着第二轴的第二移动,其中,第二轴垂直于第一轴。在第一非功能配置中,第一光学单元和第二光学单元沿着第一轴彼此并列布置。在第二功能配置中,第一光学单元和第二光学单元沿着第二轴彼此叠加,第一光学单元和第二光学单元当处于第二功能配置时限定光学装置的公共光轴。
4、该方案有助于实现摄像头系统架构,该架构对于未来的全屏体验具有较少的限制,同时实现了具有最大光学高度(即从图像传感器表面到最高透镜的最大距离)的性能良好的摄像头。该光学高度还支持在透镜周围放置合适的自动对焦系统。附加地,该方案支持摄像头在使用时显示,即对用户和用户环境可见,这从可用性和隐私的角度来看都很重要。
5、在第一方面的一种可能的实现方式中,光轴与第二轴同轴,从而通过支持光轴延伸使得光学装置的观看方向是最有利的,例如,支持观看方向基本上垂直于电子设备的屏幕并处于眼视高度,确保光学装置在使用时性能最佳。
6、在第一方面的另一种可能的实现方式中,在第二功能配置中,光学装置形成摄像头等成像设备,支持在存储和不使用时光学装置具有最小尺寸,同时在需要时仍然能够容易地形成一件必要的装备。
7、在第一方面的另一种可能的实现方式中,致动组件包括第一致动器,第一致动器用于产生第一光学单元沿着第一轴的第一移动,有助于实现仍然可以产生准确和长穿透光学件的小型和鲁棒的方案。
8、在第一方面的另一种可能的实现方式中,致动组件包括第一致动器,第一致动器用于产生第二光学单元沿着第一轴的第一移动,有助于实现仍然可以产生准确和长穿透光学件的小型和鲁棒的方案。
9、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第一致动器用于产生第一光学单元沿着第二轴的第二移动,支持装置包括尽可能少的部件,最小化方案的复杂性,并增加可用于电子设备的其它部件的自由空间量。通过降低光学装置的复杂性,简化了组装,降低成本,并有助于大规模生产。
10、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第一致动器用于产生第一光学单元沿着第二轴的第二移动,支持装置包括尽可能少的部件。
11、在第一方面的另一种可能的实现方式中,致动组件包括第二致动器,第二致动器用于产生第一光学单元沿着第二轴的第二移动,支持第一移动和第二移动至少部分分离并独立执行。
12、在第一方面的另一种可能的实现方式中,致动组件包括第二致动器,第二致动器用于产生第二光学单元沿着第二轴的第二移动,支持第一移动和第二移动至少部分分离并独立执行。
13、在第一方面的另一种可能的实现方式中,致动组件包括结构元件,结构元件用于在沿着第一轴的方向上将第一力施加到第一光学单元和第二光学单元中的一个上,第一力产生沿着第二轴的第二移动,有助于实现可扩展到任何所需的光学器件高度并且易于制造的方案。
14、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第二致动器可操作地连接到结构元件,通过沿着第一轴推动结构元件抵靠第一光学单元和第二光学单元中的一个,第二致动器的致动产生第二移动,提供在机械上尽可能不复杂的方案,同时也最大限度地提高电子设备内其它部件可用的自由空间量。通过降低方案的复杂性,可以提高方案的可靠性。
15、在第一方面的另一种可能的实现方式中,结构元件是第一光学单元和第二光学单元中的一个的一部分,消除了对结构元件单独移动的需要。
16、在第一方面的另一种可能的实现方式中,结构元件包括以与第一轴和第二轴成一定角度延伸的表面,有助于沿着轴的推动力和在与轴不同的方向上移动。
17、在第一方面的另一种可能的实现方式中,结构元件包括至少两个相互接合的部分,接合部分部分地布置在第二光学单元上,部分地布置在第一致动器、第二致动器和第一光学单元中的一个上,从而支持更灵活地用于产生移动的方案。
18、在第一方面的另一种可能的实现方式中,致动组件包括弹性元件,弹性元件用于在沿着第二轴的方向上将第二力施加到第一光学单元和第二光学单元中的一个上,有助于单元的受控移动和/或基本上自动移动到端部位置。
19、在第一方面的另一种可能的实现方式中,弹性元件用于在朝向第一轴的方向或远离第一轴的方向上将第二力施加到第一光学单元或第二光学单元上,有助于单元的受控移动和/或基本上自动移动到端部位置。
20、在第一方面的另一种可能的实现方式中,弹性元件用于在与第二力的方向相反的方向上将第三力施加到第一光学单元或第二光学单元上,抵消和/或控制第二力。
21、在第一方面的另一种可能的实现方式中,弹性元件是压缩弹簧或张力弹簧,提供了简单可靠的机械方案。
22、在第一方面的另一种可能的实现方式中,光学装置还包括用于容纳致动组件的底座壳体,以及可操作地连接到底座壳体的可滑动壳体,可滑动壳体用于容纳第一光学单元和第二光学单元,可滑动壳体用于响应于第一致动器的致动而沿着第一轴移动,从而提供了用于将第一光学单元和第二光学单元(不论它们的当前配置如何)保持在所需位置的稳定的装置。
23、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第一光学单元和第二光学单元中的一个用于响应于第二致动器的致动,相对于第一光学单元和第二光学单元中的另一个沿着第一轴移动,从而支持单元在配置之间容易移动。
24、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第一致动器和/或第二致动器是机械致动器、机电致动器和电磁致动器中的一种,在空间上仍然高效的同时提供最大的灵活性。
25、在第一方面的另一种可能的实现方式中,机械致动器包括弹性元件和锁定元件,锁定元件用于当处于第一非功能配置和第二功能配置中的一个时接合弹性元件,从而将装置固定在所选择的配置中。
26、在第一方面的另一种可能的实现方式中,机电致动器是线性致动器或活塞致动器,使用功能性和小型方案。
27、在第一方面的另一种可能的实现方式中,电磁致动器包括至少两个相互吸引或排斥的磁铁,从而提高了灵活性。
28、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第一光学单元和第二光学单元中的一个包括图像传感器组件,第一光学单元和第二光学单元中的另一个包括至少一个光学透镜,从而支持形成摄像头。
29、在第一方面的另一种可能的实现方式中,第二光学单元包括自动对焦系统,从而改进了摄像头的功能。
30、根据第二方面,提供了一种电子设备,包括壳体和至少一个上述光学装置,光学装置布置在壳体内,使得当处于第一非功能配置时,光学装置完全被壳体包围,并且使得当光学装置处于第二功能配置时,光学装置的第一光学单元和第二光学单元从壳体突出。
31、该设备具有摄像头系统架构,该架构不仅对于未来的全屏体验具有较少的限制,而且在最大光学高度(即从图像传感器表面到最高透镜的最大距离)下性能良好。该光学高度支持在透镜周围放置合适的自动对焦系统。附加地,该方案支持摄像头在使用时显示,即对用户和用户环境可见,这从可用性和隐私的角度来看都很重要,而在不使用时隐藏在设备的壳体内。
32、在第二方面的一种可能的实现方式中,电子设备还包括显示屏,当光学装置处于第二功能配置时,光学装置的光轴垂直于显示屏的表面延伸,从而提供最佳的用户体验。
33、在第二方面的另一种可能的实现方式中,电子设备还包括:第一光学装置,第一光学装置用于使得当处于第二功能配置时,第一光学装置的第一光学单元和第二光学装置沿着第二轴以第一顺序叠加;第二光学装置,第二光学装置用于使得当处于第二功能配置时,第二光学装置的第一光学单元和第二光学单元沿着第二轴以第二顺序叠加,第二顺序与第一顺序不同,从而为设备提供若干摄像头。
34、在第二方面的另一种可能的实现方式中,第一光学装置的第二轴与第二光学装置的第二轴平行延伸,第二顺序与第一顺序相反,从而为设备提供前置摄像头和后置摄像头。
35、在第二方面的另一种可能的实现方式中,当光学装置处于第一功能配置时,光学装置的第一厚度小于壳体的厚度,并且当光学装置处于第二功能配置时,光学装置的第二厚度大于壳体的厚度,从而支持光学装置在不使用时被隐藏,但在使用时仍然具有足够的焦距来产生高清图像。
36、这些和其它方面将从下面描述的一个或多个实施例中显而易见。
1.一种用于电子设备(2)的光学装置(1),其特征在于,
2.根据权利要求1所述的光学装置(1),其特征在于,所述致动组件(5)包括第一致动器(6),所述第一致动器(6)用于产生所述第一光学单元(3)沿着所述第一轴(a1)的所述第一移动。
3.根据权利要求1或2所述的光学装置(1),其特征在于,所述致动组件(5)包括第一致动器(6),所述第一致动器(6)用于产生所述第二光学单元(4)沿着所述第一轴(a1)的所述第一移动。
4.根据权利要求2或3所述的光学装置(1),其特征在于,所述第一致动器(6)用于产生所述第一光学单元(3)沿着所述第二轴(a2)的所述第二移动。
5.根据权利要求2或3所述的光学装置(1),其特征在于,所述第一致动器(6)用于产生所述第二光学单元(4)沿着所述第二轴(a2)的所述第二移动。
6.根据权利要求2或3所述的光学装置(1),其特征在于,所述致动组件(5)包括第二致动器(7),所述第二致动器(7)用于产生所述第一光学单元(3)沿着所述第二轴(a2)的所述第二移动。
7.根据权利要求2或3所述的光学装置(1),其特征在于,所述致动组件(5)包括第二致动器(7),所述第二致动器(7)用于产生所述第二光学单元(4)沿着所述第二轴(a2)的所述第二移动。
8.根据权利要求2或3所述的光学装置(1),其特征在于,所述致动组件(5)包括结构元件(8),所述结构元件(8)用于在沿着所述第一轴(a1)的方向上将第一力(f1)施加到所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的一个上,所述第一力(f1)产生沿着所述第二轴(a2)的所述第二移动。
9.根据权利要求8所述的光学装置(1),其特征在于,所述第二致动器(7)可操作地连接到所述结构元件(8),通过沿着所述第一轴(a1)推动所述结构元件(8)抵靠所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的一个,所述第二致动器(7)的致动产生所述第二移动。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的光学装置(1),其特征在于,所述致动组件(5)包括弹性元件(9),所述弹性元件(9)用于在沿着所述第二轴(a2)的方向上将第二力(f2)施加到所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的一个上。
11.根据权利要求10所述的光学装置(1),其特征在于,所述弹性元件(9)用于在朝向所述第一轴(a1)的方向上或在远离所述第一轴(a1)的方向上将所述第二力(f2)施加到所述第一光学单元(3)或所述第二光学单元(4)上。
12.根据权利要求10或11所述的光学装置(1),其特征在于,所述弹性元件(9)用于在与所述第二力的方向相反的方向上将第三力(f3)施加到所述第一光学单元(3)或所述第二光学单元(4)上。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的光学装置(1),其特征在于,还包括底座壳体(10),所述底座壳体(10)用于至少部分地容纳所述致动组件(5),
14.根据权利要求6至11中任一项所述的光学装置(1),其特征在于,所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的一个用于响应于所述第二致动器(7)的致动,相对于所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的另一个沿着所述第一轴(a1)移动。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的光学装置(1),其特征在于,所述第一致动器(6)和/或所述第二致动器(7)是机械致动器、机电致动器和电磁致动器中的一个。
16.根据上述权利要求中任一项所述的光学装置(1),其特征在于,所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的一个包括图像传感器组件,所述第一光学单元(3)和所述第二光学单元(4)中的另一个包括至少一个光学透镜(4a)。
17.一种电子设备(2),其特征在于,包括壳体(12)和至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的光学装置(1),所述光学装置(1)布置在所述壳体(12)内,使得所述光学装置(1)当处于上述第一非功能配置(c1)时被所述壳体(12)完全封闭,
18.根据权利要求17所述的电子设备(2),其特征在于,所述电子设备(2)还包括显示屏(13),当所述光学装置(1)处于所述第二功能配置(c2)时,所述光学装置(1)的所述光轴(a3)垂直于所述显示屏(13)的表面延伸。
